= 〇 ; (3) iPwinde P4:与上级电网调度计划p ]h时间尺度匹配的风电场实际出力 Pwind分为两部分，一部分用于电解水另一部分用于并网第II类，当S0CeS>S0(；s__时，氢储能系统等效SOC状态超出上限，氢氧燃料电池启动 Sfc:〇n，储能放电，此时氢氧燃料电池消耗储氢罐和储氧罐内的气体，用于支持氢氧燃料电 池发电，以辅助风电达到与上级电网调度计划时间尺度匹配的本地负荷需求及上级电网调 度计划；此时，优先考虑氢储能系统的安全性，并基于风-氢储能耦合系统的经济性，调节 氢储能系统等效SOC值回到正常区间：SOC es niin彡SOC 彡SOC ，与上级电网调度计划Pjh 时间尺度匹配的风电场实际出力PwinJ^分配优先级为，与上级电网调度计划时间尺度匹配 的本地负荷〉上级电网调度计划〉电解水制氢储能： ⑴当K (P Wd+Pjh):风电全部并网，Ps= P wind，电解水停止工作， vll:i>=〇, /5Hj =L氢氧燃料电池发电并网，即首先并入本地电网，在满足与上级电网调度 计划时间尺度匹配的本地负荷之后并入上级电网； (2) iPwind>(Plciad+P]h)且（Pwind-P lciad-P]h) e P1:与上级电网调度计划 P ]h时间尺度匹配的风电场实际出力Pwind分为两部分，一部分用于电解水 %2〇 e V1，另一部分用于并网Ps= p ic]ad+p]h，氢氧燃料电池发电全部并入上级电网； (3) 当与上级电网调度计划Pjh时间尺度匹 配的风电场实际出力Pwindtt先并网，用于满足与上级电网调度计划时间尺度匹配的本地负 荷与上级电网调度计划，然后用于电解水= iUg，Vtl2O=Vmhg ,最后剩余功率并网，即?氢氧燃料电池发电全部并入上级电网； 第III类，当S0CeS__< S〇K SOCes niax时，氢储能系统等效SOC值在正常区间内，此 时，优先考虑风-氢储能耦合系统经济性，与上级电网调度计划Pjh时间尺度匹配的风电场 实际出力P wind的分配优先级为，与上级电网调度计划时间尺度匹配的本地负荷〉电解水制 氢储能〉上级电网调度计划： ⑴当K Plciad:风电全部并网，PS= P_d，氢氧燃料电池启动Sfc:〇n，储能放电辅助 风电并网，使风-氢储能耦合系统并网功率满足与上级电网调度计划时间尺度匹配的本地 负荷，并支持电解水以(2) ξ!ξ| Pwind〉Pload，且（Pwind P load )e (P1U P2):氢氧燃料电池停止工作Sfe:〇ff，与上级 电网调度计划P]h时间尺度匹配的风电场实际出力Pwind分为两部分，一部分用于并网P s= Pid，另一部分用于电解水(3) 当Pwind>Plciad，且^：- -UeOPiUP2):氢氧燃料电池停止工作Sfc:〇ff，与上级 电网调度计划P ]h时间尺度匹配的风电场实际出力Pwind分为两部分，一部分用于并网Ps= Pwind-2Pmhg，另一部分用于电解水上述表达式中，SOCes为氢储能系统等效SOC状态；SOC 表示氢储能系统等效SOC状 态上限，SOCes nun表示氢储能系统等效SOC状态下限；S fyn为氢氧燃料电池启动状态；S Clff为氢氧燃料电池停止工作状态；P jh为上级电网调度计划、Pwind为与上级电网调度计划P jh 时间尺度匹配的风电场实际出力、PlciadS与上级电网调度计划P _]h时间尺度匹配的本地负 荷；PS为风电并网功率，Ps =满足本地负荷的风电功率+并入上级电网的风电功率=并入 本地电网的风电功率+并入上级电网的风电功率；Pnihg为煤化工系统额定运行功率^ nihg为 煤制甲醇额定速率，即煤化工系统以额定功率Pnihg运行时的制甲醇速率；vHiO为电解水速 率，且定义电解水速率区间为 V1: (0, vmhg)，v2: [vmhg, 2vmhg]，v3: (2vmhg, 4vmhg]，v4: (4vmhg, + °° ); 7Iko为电解水速率对应功率，且定义电解水速率区间对应功率区间依次为P1: (0, Pnihg)， P2: [Pmhg, 2Pnhg], P3: (2Pnhg, 4Pnhg], P4: (4Pnhg, + ) 〇3. 按照权利要求2所述的分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，其特征 在于，所述的电解水速率区间的划分以煤化工系统不间断稳定运行为约束，以煤制甲醇额 定速率V nihg，即煤化工系统以额定功率Pnihg运行时的制甲醇速率为基准，分析风-氢储能耦 合系统中存在的生产或消耗的氢氧比得到： 当vH2〇 e V1 :(0, Vrahg)时：电解水速率不能满足煤化工系统以额定速率生产甲醇，即电解 水生成的氢气和氧气少于煤化工系统以额定功率运行时消耗的氢气和氧气，也少于煤化工 系统与氢氧燃料电池同时运行消耗的氢气和氧气； 当vH:0 e v2:[vnihg12vmhg]时：电解水生成的氢气和氧气恰好满足或多于煤化工系统以 额定功率运行时消耗的氢气和氧气，但少于或恰好等于氢氧燃料电池开启的同时煤化工系 统以额定速率消耗的氢气与氧气； 当vH:0 ^v3WvmllgJvmhg]时：电解水成的氢气和氧气多于氢氧燃料电池开启的同时煤 化工系统以额定速率消耗的氢气与氧气，氢气和氧气存储量缓慢增加； 当e% : +〇〇)时：电解水成的氢气和氧气多于氢氧燃料电池开启的同时煤化 工系统以额定速率消耗的氢气与氧气，氢气和氧气存储量快速增加。4. 按照权利要求1所述的分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，其特征 在于，所述的等效SOC状态表征储气罐内剩余气体，代表的是储气罐使用一段时间或长期 搁置不用后的剩余压强Pvra与其完全充满气体时压强P 的比值，常用百分数表示，即等效 SOC = PtoZpmpX 100% ;所述的风-氢储能親合系统中，氢、氧储气罐同一型号，Pfkap= P。。即 =Pmp，因此氢储能系统中储氢罐与储氧罐等效SOC状态分别为： S0CeH= ρ Hre/pHcapX 100% = pHre/pcapX 100% SOCe0= p 〇re/p〇capX 100% = p〇re/pcapX 100% 其中，Ρ?ιΛ储氢罐内完全充满氢气时的压强，Ptfcap为储氧罐内完全充满氧气时的压 强，Ρ_ρ为气罐额定压强，SOCd为储氢罐等效SOC状态，SOC &为储氧罐等效SOC状态； 氢储能系统等效SOC状态SOCesS : SOCes= [Κ ^pcapX SOCJ+K2 (pcapX SOCJ+C] X 100% 其中，KpK2为系数，且0.25 /K I ;C为常数项，且-0.5彡C彡0.5; SOCes niax和SOC <_分别表示氢储能系统等效SOC状态的上限和下限，SOC eSp为氢储能 系统压强状态的理想状态；氢储能系统压强状态的理想状态SOCesp选取值如下：5. 按照权利要求1所述的分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，其特征 在于，所述的风-氢储能耦合系统中上级电网调度计划P]h由本地风-氢储能耦合系统集群 控制中心下发；，与上级电网调度计划P]h时间尺度匹配的风电场实际出力？"_采用风电 最大功率跟踪（MPPT)方法，经过实时监控得到；与上级电网调度计划P ]h时间尺度匹配的 本地负荷Plciad通过实时监控或经过预测得到；储氢罐等效SOC状态SOC eH与储氧罐等效SOC 状态soce。实时监控得到。
【专利摘要】一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，其基于氢储能系统等效SOC状态，以提高分散式风电消纳能力为目标，煤化工系统不间断稳定运行为约束，控制分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统中风力发电系统、氢储能系统和煤化工系统协调运行。具体步骤为：1、获取所述风-氢储能耦合系统的各类技术参数；2、依据所获取的风-氢储能耦合系统技术参数中储氢罐与储氧罐各自等效SOC状态，计算氢储能系统等效SOC状态SOCeS；3、对与上级电网调度计划Pjh时间尺度匹配的风电场实际出力Pwind进行分配，并将分配数据和本地氢储能系统运行状态反馈给本地风-氢储能耦合系统集群控制中心。
【IPC分类】H02J3/28, H02J3/38
【公开号】CN105071422
【申请号】CN201510541901
【发明人】袁铁江, 段青熙, 胡笛
【申请人】袁铁江
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月28日